Полимерный композиционный антифрикционный материал

Авторы патента:

Бастраков Валентин Михайлович (RU)

Алибеков Сергей Якубович (RU)

Лоскутов Юрий Васильевич (RU)

Рыбакова Наталья Вячеславовна (RU)

Тонкова Анастасия Александровна (RU)

Юшкова Наталья Александровна (RU)

Санникова Ирина Геннадьевна (RU)

C08L61/10 - продукты феноло-формальдегидной конденсации

Владельцы патента RU 2451702:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU)

Изобретение относится к созданию полимерного антифрикционного композиционного материала для подшипников и опор скольжения различного назначения. Полимерную композицию получают методом механического смешивания компонентов. Композиция содержит в качестве связующего фенолформальдегидную смолу резольного типа, в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, адгезив в виде поливинилацетата, антиадгезив в виде стеарата цинка и порошковый наполнитель - чугунный порошок с размерами частиц от 300 до 50000 нм. Композиционный материал имеет упрощенный состав, сокращенный технологический цикл изготовления изделий из материала, уменьшение коэффициента трения материала. 2 табл., 8 пр.

Изобретение относится к созданию полимерного антифрикционного композиционного материала для подшипников и опор скольжения различного назначения.

Известны металлополимерные композиции - пластмассы с металлическим наполнителем (железо, алюминий, и другие), в качестве связующего в которых используются термопласты, а также фенолформальдегидная смола и другие реактопласты [1].

Известен антифрикционный композиционный материал [2], содержащий в качестве волокнистого наполнителя смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, в качестве порошкового наполнителя - графит, оксид кремния, оксид алюминия, волластонит, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама или сульфид сурьмы, в качестве термореактивного связующего - фенолоформальдегидную или крезолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, в качестве адгезива - поливинилацетат и/или поливинилбутираль и в качестве антиадгезива - стеарат цинка и/или стеарат кальция при следующем количественном содержании компонентов.

Известный антифрикционный композиционный материал обеспечивает снижение интенсивности линейного изнашивания как материала опоры, так и материала контртела, выполненного из металла, и имеет повышенную микротвердость. К недостаткам известного материала следует отнести сложный состав и температуру эксплуатации не выше 140°С. Кроме того, повышенная микротвердость матрицы, обеспечивая снижение износа, не позволяет достичь требуемых значений коэффициента трения.

Известен антифрикционный композиционный материал [3], содержащий связующее из фенолоформальдегидной смолы и органического растворителя и тканый наполнитель, состоящий из наружного слоя, выполненного из политетрафторэтиленовых нитей, переплетенных с внутренним слоем, выполненным из высокопрочных высокомодульных полиимидных волокон.

Известный антифрикционный композиционный материал работоспособен при высоких удельных нагрузках, имеет пониженный коэффициент трения и повышенную прочность при отслаивании от металла. Недостатками являются температура эксплуатации ограничена 150°С, недостаточная прочность при повышенных скоростях скольжения и нагрузках.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к заявляемому техническому решению является антифрикционный композиционный материал, содержащий в качестве связующего - фенолоформальдегидную смолу в виде новолачной и/или резольной формы, или крезолоформальдегидную смолу, в качестве волокнистого наполнителя - смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, в качестве адгезива поливинилацетат и/или поливинилбутираль, и дополнительно содержит в качестве антиадгезива стеарат цинка и/или стеарат кальция, в качестве порошкового наполнителя содержит графит, оксид алюминия, оксид кремния, дисульфид молибдена, дисульфид вольфрама или сульфид сурьмы [4].

Однако известный антифрикционный композиционный материал при своем использовании имеет следующие недостатки: состав является достаточно сложным; возможен антисинергетический (Синергетический эффект - взаимодействие двух или более факторов (компонентов), характеризующееся тем, что их действие существенно превосходит эффект каждого отдельного компонента в виде их простой суммы [5]) эффект за счет взаимного влияния большого числа разнородных компонентов.

Изобретение решает задачу расширения ассортимента полимерных антифрикционных композиций, получаемых путем их формования в заготовки при одновременном сокращении цикла изготовления.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение состава, сокращение технологического цикла изготовления изделий, уменьшение коэффициента трения материала.

Технический результат достигается тем, что полимерная композиция для изготовления заготовок, получаемая методом механического смешивания компонентов, где в качестве связующего применяется фенолформальдегидная смола только резольного типа, в качестве волокнистого наполнителя - смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, адгезив в виде поливинилацетата, антиадгезив в виде стеарата цинка и порошковый наполнитель - чугунный порошок с размерами частиц от 300 до 50000 нм при следующем содержании компонентов, мас.%:

волокнистый наполнитель	38-70
порошковый наполнитель	3,0-18,0
антиадгезив	0,1-0,9
адгезив	2,4-11,6
связующее	остальное.

Новизна заключается в том, что в качестве связующего применяется фенолформальдегидная смола резольного типа, порошковый наполнитель - чугунный порошок с размерами частиц от 300 до 50000 нм, а содержание порошкового наполнителя составляет 3,0-18,0 мас.%.

Заявляемый материал изготавливают путем механического смешивания водного или спиртового раствора фенолформальдегидной смолы, волокнистого наполнителя, порошкового наполнителя - чугуна, адгезива и антиадгезива. Затем материал подвергается сушке и грануляции. Для получения заготовок материал формуется в изделия при температуре 120-150°С прямым прессованием.

Границы содержания смолы установлены на основании общепринятого положения о том, что для обеспечения необходимой текучести композиции при прессовании или литье под давлением при одновременной минимизации усадки объемное содержание твердой фазы должно находиться в пределах 65÷45%.

Таблица 1
Содержание компонентов (массовых частей)
№	Связующее - основа, фенолформальдегидная смола	Волокнистый наполнитель	Порошковый наполнитель, чугунный порошок	Антиадгезив, стеарат цинка	Адгезив, поливинил ацетат
1	25	38	0,7 (300 нм)	0,1	11,6
2	47	70	5,0 (300 нм)	0,9	11,6
3	47	70	5,0 (300 нм)	0,1	11,6
4	25	38	5,0 (500 нм)	0,9	2,4
5	25	38	5,0 (1000 нм)	0,9	2,4
6	47	70	0,7 (300 нм)	0,9	2,4
7	47	70	0,7 (300 нм)	0,1	11,6
8	47	70	0,7 (300 нм)	0,9	11,6

Таблица 2
Штатные характеристики антифрикционного композиционного материала
№	Коэффициент трения	Суммарный износ пары трения, мкм/км	Предел прочности при сжатии, МПа	Ударная вязкость, кДж/м²	Устойчивость к расслоению
1	0,13	1,2*10^-7	168	25	Расслоения нет
2	0,12	7*10^-8	182	35	Расслоения нет
3	0,13	9*10^-8	180	32	Расслоения нет
4	0,11	8*10^-8	180	29	Расслоения нет
5	0,10	8*10^-8	179	28	Расслоения нет
6	0,10	8*^10-8	155	28	Расслоения нет
7	0,11	8*10^-8	159	28	Расслоения нет
8	0,09	8*10^-8	153	27	Расслоения нет

Как следует из данных таблиц 1 и 2, изменение содержания указанных компонентов приводит к тому, что коэффициент трения уменьшается на 10-20%.

Таким образом, патентуемые границы содержания компонентов следует считать обоснованными.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Натансон Э.М., Брык М.Т. Металлополимерные материалы и изделия, М., 1979.

2. Патент RU №2302564, МПК F16C 33/12, опубликован 10.02.2006.

3. Патент RU №2313010, МПК C08L 63/00, опубликован 20.12.2007.

4. Патент РФ №2278878, МПК С08L 61/10, 2005 г.

5. Физика: Энциклопедия. / Под. Ред. Ю.В.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 2003. - 944 с.

Антифрикционный композиционный материал, содержащий в качестве связующего фенолформальдегидную смолу резольного типа, в качестве волокнистого наполнителя - смесь полиоксадиазольного волокна и хлопчатобумажного волокна, адгезив в виде поливинилацетата, антиадгезив в виде стеарата цинка и порошковый наполнитель, отличающийся тем, что в качестве порошкового наполнителя используют чугун с размерами частиц от 300 до 50000 нм при следующем содержании компонентов, мас.%:

волокнистый наполнитель	38-70
порошковый наполнитель	3,0-18,0
антиадгезив	0,1-0,9
адгезив	2,4-11,6
связующее	остальное

Изобретение относится к вспененным материалам. .

Композиция для получения катионообменного волокнистого материала // 2447103

Полимерная композиция // 2428442

Изобретение относится к полимерной композиции для изготовления фенопластов, используемых в качестве конструкционных материалов для изготовления тонкостенных деталей сложной конфигурации.

Полимерная композиция, содержащая отходы материала, пропитанного полимерной смолой // 2421482

Изобретение относится к способу получения полимерной композиции и материалам, пропитанным ей. .

Фрикционный материал // 2400503

Изобретение относится к области создания новых композиционных материалов для машиностроения и транспорта. .

Фрикционный полимерный материал // 2400502

Изобретение относится к области получения фрикционных материалов и может быть использовано при изготовлении тормозных колодок, дисков сцепления, электротехнических изделий и других целей.

Антифрикционная композиция и способ ее получения // 2386648

Изобретение относится к технологии получения крупногабаритных изделий антифрикционного назначения, в частности, к антифрикционным наполненным композициям, и может быть использовано при изготовлении торцевых уплотнений гидротурбин, судовых опорных подшипников гребных валов и т.п.

Маслостойкая термопластичная резина // 2366671

Изобретение относится к маслостойкой термопластичной резине, используемой для изготовления различных эластичных резинотехнических изделий, таких как шланги, уплотнения, прокладки, гофрированные изделия, работающих в условиях контакта с нефтепродуктами.

Резиновая смесь для производства диафрагм форматоров-вулканизаторов // 2365606

Изобретение относится к резиновой промышленности и касается производства резинотехнических изделий, таких, например, как шины и других. .

Фенолоформальдегидное связующее, препрег на его основе и изделие, выполненное из него // 2333922

Композиция для огнепреградительного покрытия и способ ее изготовления // 2458949

Изобретение относится к полимерным огнепреградительным материалам и может быть использовано для защиты конструкций от теплового воздействия

Способ изготовления пресс-материала // 2470046

Изобретение относится к технологическим процессам и может быть использовано для изготовления прессованных изделий конструкционного и электротехнического назначения

Смоляная дисперсия // 2470955

Изобретение относится к смоляной дисперсии, способу ее приготовления и продукту

Способ получения высокопрочного фрикционного пресс-материала // 2473571

Изобретение относится к получению фрикционных пресс-материалов, которые могут использоваться при изготовлении тормозных накладок, дисков сцепления, а также при изготовлении высокопрочных конструкционных материалов для машиностроения, электротехники и других целей

Композиция для получения пенопласта // 2477734

Изобретение относится к области авиационной техники, машиностроению, а именно к легким, ударопрочным, трудносгорающим пеноматериалам, которые могут быть использованы в качестве конструкционных и теплоизоляционных заполнителей, а также для изготовления элементов «непотопляемых» конструкций с малым коэффициентом водо- и топливопоглощения, например поплавков уровнемеров топливных баков двигательных установок

Композиция для получения пенофенопласта // 2495891

Изобретение относится к композиционным высокомолекулярным теплоизоляционным строительным материалам, а именно к композициям заливочного типа для получения композиционного ячеистого теплоизоляционного материала, и может быть использовано в области гражданского и промышленного строительства, а также в авиации, транспортной промышленности, машиностроении. Композиция включает, масс.ч.: фенолформальдегидная смола резольного типа 100, вспенивающе-отверждающий агент 15-25, модифицированный сорбент 5-40. Модифицированный сорбент представляет собой природный или искусственный цеолит, предварительно обработанный галогенидами амфотерных металлов, выбранных из AlF3 или SnCl2·2H2O с содержанием последних от 0,01 до 20 мас.% по сухому веществу. Технический результат - уменьшение выделения фенола при вспенивании и эксплуатации теплоизоляционных изделий из заливочных пенофенопластов на основе фенолформальдегидных смол резольного типа и вспенивающе-отверждающего агента. 1 табл.

Композиционный фрикционный полимерный материал // 2499008

Изобретение относится к композиционным фрикционным неметаллическим материалам на основе полимеров, а именно к материалам на основе фенолформальдегидной смолы, и может быть использовано при изготовлении амортизаторов, муфт сцепления, тормозных узлов и т.п. Композиционный фрикционный полимерный материал содержит, мас.%: фенолформальдегидную смолу 25-33; стеарат цинка - 0,6-1,2; каолин - 15-23; графит - 8-19; асбест - остальное. Технический результат - повышение износостойкости как композиции, так и контртела при сохранении требуемых значений коэффициента трения во фрикционной паре. 2 табл., 2 пр.

Связующее для изготовления абразивного инструмента // 2516551

Изобретение относится к получению композиционных материалов для абразивного инструмента и может применятся в производстве жестких отрезных кругов. Связующее содержит, мас.ч.: фенольный новолачный олигомер, смешанный с 8-13% гексаметилентетрамина - 100, бензойную кислоту - 0,5-1,0, порошковый вспученный перлит - 0,5-1,0. Изобретение позволяет повысить физико-механические характеристики и снизить токсичные газовыделения при обработке и получении изделий на основе связующего. 2 ил.

Композиция для получения катионообменного волокнистого материала // 2524393

Изобретение относится к композиции, предназначенной для получения катионообменного волокнистого материала, используемого в процессах водоподготовки и при очистке промышленных сточных вод. Композиция также применяется для умягчения и деминерализации технической воды, в производстве синтетических моющих средств, в лакокрасочной промышленности, промышленности полимерных материалов. Композиция для получения катионообменного волокнистого материала состоит из парафенолсульфокислоты, формалина, базальтовой ваты, предварительно подвергнутой термообработке в течение 1 ч при температуре 350-450°С и последующей СВЧ-обработке при мощности излучения 750 Вт в течение 30 с, и дополнительно содержит фенольную смолу - отход производства фенола. Композиция содержит, мас.%: парафенолсульфокислота 48,4-54,4, формалин 35,3, термо-, СВЧ-обработанная базальтовая вата - 9,1, фенольная смола 1,2-7,2. Композиция позволяет синтезировать катионообменный волокнистый материал с повышенным комплексом свойств, в частности, с более высоким показателем статической обменной емкости и низким значением окисляемости фильтрата, и позволяет решить проблему утилизации фенольной смолы. 2 табл., 4 пр.

Способ изготовления фенолоформальдегидного олигомера // 2534544

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при изготовлении фенолоформальдегидного олигомера, применяемого при производстве фанеры и древесностружечных плит. Способ изготовления включает загрузку фенола, загрузку воды, загрузку первой порции едкого натра, загрузку формалина и загрузку второй порции едкого натра. Причем формалин перед загрузкой в реакционную смесь и до введения второй порции едкого натра смешивают с раствором параформальдегида с последующей нейтрализацией смеси гранулированным едким натром, что позволяет снизить количество свободных летучих веществ (фенола и формальдегида), а также снизить щелочность и повысить степень отверждения указанных олигомеров, а также улучшить качественные характеристики фанеры и древесностружечных плит, полученных на их основе. 1 табл., 3 пр.